geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2022-3-49geophystech-264Research ArticleСтатьиАпробация комплекса сейсмических и электрических методов геофизики для решения задач мониторинга состояния мерзлых пород в основании здания на свайном фундаментеApprobation of seismic and electrical geophysical techniques complex for solving the permafrost monitoring problems on the pile-foundation buildingЗаплавноваА. А.ZaplavnovaA. A.

младший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: инженерная и рудная геофизика, криолитозона, комплексирование геоэлектрических методов, электротомография, магнитотеллурическое зондирование.

ZaplavnovaAA@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4386-7064ОленченкоВ. В.OlenchenkoV. V.

Кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геоэлектрики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: применение электроразведочных методов геофизики при решении инженерно-геологических, рудопоисковых, геокриологических, геотехнических задач, поисках месторождений углеводородов и интерпретация электроразведочных данных.

OlenchenkoVV@ipgg.sbras.ruДергачП. А.DergachP. A.

Научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: сейсмический мониторинг, локальная сейсмология, сейсмометрия, инженерная сейсморазведка.

DergachPA@ipgg.sbras.ruФединК. В.FedinK. V.

Кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамических проблем сейсмики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: применение пассивной и активной сейсмики для решения инженерных задач, комплексирование с другими геофизическими методами для получения более точного результата.

FedinKV@ipgg.sbras.ruОсиповаП. С.OsipovaP. S.

Младший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: удельное электрическое сопротивление, электротомография, россыпное золото, георадиолокация, вызванная поляризация, криолитозона, инженерная и рудная геофизика.

osipovaps@ipgg.sbras.ruШеинА. Н.SheinA. N.

Кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: численное моделирование электромагнитных и температурных полей, криолитозона, геотехнический мониторинг, импульсная электроразведка, электротомография, георадиолокация.

SheinAN@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 <br><br> Новосибирский государственный университет<br> 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1<br><br> ГАУ ЯНАО Научный центр изучения Арктики<br> 629008, Тюменская область, Ямало-Ненецкий автономный округ, Салехард, ул. Республики, 20, офис 203РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 <br><br> Novosibirsk State University<br> Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090 <br><br> Arctic Research Center of the Yamal-Nenets Autonomous District<br> Salekhard, Republic Str., 20, office 203, Tyumen Region, Yamal-Nenets Autonomous District, 629008Russian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090Russian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 <br><br> Новосибирский государственный университет<br> 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 <br><br> Novosibirsk State University<br> Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090Russian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 <br><br> ГАУ ЯНАО Научный центр изучения Арктики<br> 629008, Тюменская область, Ямало-Ненецкий автономный округ, Салехард, ул. Республики, 20, офис 203РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 <br><br> Arctic Research Center of the Yamal-Nenets Autonomous District<br> Salekhard, Republic Str., 20, office 203, Tyumen Region, Yamal-Nenets Autonomous District, 629008Russian Federation202216032023034963Copyright &#x00A9; Заплавнова А.А., Оленченко В.В., Дергач П.А., Федин К.В., Осипова П.С., Шеин А.Н., 20232023Заплавнова А.А., Оленченко В.В., Дергач П.А., Федин К.В., Осипова П.С., Шеин А.Н.Zaplavnova A.A., Olenchenko V.V., Dergach P.A., Fedin K.V., Osipova P.S., Shein A.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/264

В условиях городской застройки г. Салехарда опробован комплекс методов, включающий электротомографию (ЭТ), георадиолокацию (ГРЛ), сейсморазведку на преломленных волнах (МПВ), на поверхностных волнах (MASW) и с выделением стоячих волн для решения геокриологических задач и мониторинга состояния мерзлых пород в основании здания. В качестве эталонного объекта было выбрано жилое здание на свайном фундаменте, построенного по первому принципу строительства и оборудованного системой непрерывного геотермического мониторинга. Установлено, что методы ЭТ, МПВ и MASW неэффективны в условиях железобетонного свайного фундамента в ростверке и бетонной стяжки пола со слоем рыхлого насыпного грунта под ним. Лучший результат показали георадиолокация на частотах 150 и 400 МГц и сейсморазведка с выделением стоячих волн. Комплекс этих методов рекомендуется для определения положения кровли мерзлых пород под зданиями, определения фактической длины свай, качества их закрепления, оценки обводненности грунтов в околосвайном пространстве, оценке остаточного ресурса здания.

In the urban conditions in Salekhard city, a complex of methods, including electrical resistivity tomography (ERT), ground penetrating radar (GPR), a seismic survey on refracted waves (REF), on surface waves (MASW) and the standing waves selection, was tested on solving geocryological problems and monitor the permafrost at the building base. As a model object, a residential building on a pile foundation, built according to the principle I and equipped with a continuous geothermal monitoring system, was chosen. It has been established that the ERT, REF, and MASW methods are ineffective in the conditions of a reinforced concrete pile foundation in a grillage and a concrete floor screed with a layer of loose bulk soil under it. The best result was shown by GPR at frequencies of 150 and 400 MHz and seismic exploration with the standing wave selection. A combination of these methods is recommended for determining the upper permafrost boundary under buildings, determining the actual piles-length, the quality of their fixing, assessing the water content of soils in the area around the piles, and establishing the residual building life.

Многолетнемерзлые породыгеофизические методымониторингинженерная геофизикасвайный фундаментPermafrostgeophysical techniquesmonitoringengineering geophysicspile-foundationРабота выполнена при поддержке проекта Программы фундаментальных научных исследований (ФНИ) № FWZZ-2022-0024.ReferencesАузин А.А., Зацепин С.А. Определение геометрических характеристик свайных конструкций геофизическими методами // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: Материалы 43 сессии Международного научного семинара им. Д.Г. Успенского. – Воронеж, ООО ИПЦ «Научная книга», 2016. – С. 24–27.Auzin A.A., Zatzepin S.A. Determination of the geometric characteristics of pile structures by geophysical methods // Proceedings of the 43th session “Problems of Theory and Practice in Geological Interpretation of Geophysical Fields” [in Russian]. – Voronezh, Nauchnaya Kniga, 2016. – P. 24–27.Аузин А.А. Обследование фундаментов инженерных сооружений геофизическими методами // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: Материалы 47 сессии Международного научного семинара им. Д.Г. Успенского. – Воронеж, ООО ИПЦ «Научная книга», 2020. – С. 25–28.Auzin A.A. Survey of the foundations of engineering structures by geophysical methods // Proceedings of the 47th session “Problems of Theory and Practice in Geological Interpretation of Geophysical Fields” [in Russian]. – Voronezh, Nauchnaya Kniga, 2020. – P. 25–28.Ефремов В.Н., Дроздов А.В. Изменения геокриологического состояния насыпных ГТС в Западной Якутии и оптимизация их мониторинга комплексом электроразведочных методов геофизики // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. – 2016. – № 3 (83). – С. 36–42.Efremov V.N., Drozdov A.V. Changes in the geocryological state of bulk hydraulic structures in Western Yakutia and optimization of their monitoring by a complex of electrical exploration methods of geophysics // Natural Resources of the Arctic and Subarctic. – 2016. – Vol. 3 (83). – P. 36–42.Зыков Ю.Д., Кошурников А.В., Погорелов А.А., Сизых Е.М., Бек Д.Д., Усов А.М., Лучко М.В., Просунцов К.С., Скобелев А.Д., Смагин М.К. Роль и место электромагнитных зондирований при решении геокриологических задач // Первая международная научно-практическая конференция по электромагнитным исследованиям «Геобайкал–2010». – Иркутск, 2010. – 2 с.Kapustin V.V. Development of methods for complex geophysical studies of soils, geotechnical and building structures. PhD Thesis [in Russian]. – MGU, Moscow, 2008. – 26 p.Капустин В.В. Разработка способов комплексных геофизических исследований грунтов, геотехнических и строительных конструкций: автореф. дис. …канд. физ.-мат. наук. – М.: МГУ, 2008. – 25 с.Kolesnikov Yu.I., Fedin K.V. Application of passive standing wave method in engineering seismics: physical modelling and field experiment // Seismic Technologies. – 2016. – Vol. 2. – P. 83–91.Колесников Ю.И., Федин К.В. Применение пассивного метода стоячих волн в инженерной сейсмике: физическое моделирование и натурный эксперимент // Технологии сейсморазведки. – 2016. – № 2. – С. 83–91.Melnikov V.P., Skvortsov A.G., Malkova G.V., Drozdov D.S., Ponomareva O.E., Sadurtdinov M.R., Tsarev A.M., Dubrovin V.A. Results of studying the geocryological conditions of the Arctic territories using seismic methods // Russian Geology and Geophysics. – 2010. – Vol. 51 (1). – P. 136–142, doi: 10.1016/j.rgg.2009.12.011.Мельников В.П., Скворцова А.Г., Малкова Г.В., Дроздов Д.С., Пономарева О.Е., Садуртдинов М.Р., Царев А.М., Дубровин В.А. Результаты изучения геокриологических условий арктических территорий с помощью сейсмических методов // Геология и геофизика. – 2010. – № 51 (1). – С. 171–180.Rumyantsev A.A., Sergeevtsev E.Yu. Vibration tests of a 16-storey residential building of a volume-block design // Vestnik MGSU. – 2012. – Vol. 5. – P. 98–102.Румянцев А.А., Сергеевцев Е.Ю. Вибрационные испытания 16-этажного жилого дома объемно-блочной конструкции // Вестник МГСУ. – 2012. – № 5. – С. 98–102.Rychkov S.P. MSC.visual NASTRAN for Windows [in Russian]. – NT Press, Moscow, 2004. – 552 p.Рычков С.П. MSC.visual NASTRAN для Windows. – М.: НТ Пресс, 2004. – 552 с.Starovoitov A.V. Interpretation of georadar data // Exploration and protection of mineral resources. – 2008. – Vol. 12. – P. 46–48.Старовойтов А.В. Интерпретация георадиолокационных данных // Разведка и охрана недр. – 2008. – № 12. – С. 46–48.McDowell P.W., Barker R., Butcher A.P., Culshaw M.G., Jackson P.D., McCann D.M., Skip B.P., Matthews S.L., Arthur J.C.R. Geophysics in engineering investigations. – Ciria, London, 2002. – 266 p.McDowell P.W., Barker R., Butcher A.P., Culshaw M.G., Jackson P.D., McCann D.M., Skip B.P., Matthews S.L., Arthur J.C.R. Geophysics in engineering investigations. – Ciria, London, 2002. – 266 p.Serdyukov A.S., Yablokov A.V., Duchkov A.A., Azarov A.A., Baranov V.D. Slant f-k transform of multichannel seismic surface wave data // Geophysics. – 2019. – Vol. 84 (1) – P. 19–24, doi: 10.1190/geo2018-0430.1.Serdyukov A.S., Yablokov A.V., Duchkov A.A., Azarov A.A., Baranov V.D. Slant f-k transform of multichannel seismic surface wave data // Geophysics. – 2019. – Vol. 84 (1) – P. 19–24, doi: 10.1190/geo2018-0430.1.Yablokov A.V., Serdyukov A.S., Loginov G.N., Baranov V.D. An artificial neural network approach for the inversion of surface wave dispersion curves // Geophysical Prospecting. – 2021. – Vol. 69 (7). – P.1405–1432, doi: 10.1111/1365-2478.13107.Yablokov A.V., Serdyukov A.S., Loginov G.N., Baranov V.D. An artificial neural network approach for the inversion of surface wave dispersion curves // Geophysical Prospecting. – 2021. – Vol. 69 (7). – P.1405–1432, doi: 10.1111/1365-2478.13107.Zykov Yu.D., Koshurnikov A.V., Pogorelov A.A., Sizykh E.M., Bek D.D., Usov A.M., Luchko M.V., Prosuntsov K.S., Skobelev A.D., Smagin M.K. Role and place of electromagnetic sounding in solving geocryological problems // Proceedings of the First International Scientific and Practical Conference “GeoBaikal 2010” [in Russian]. – Irkutsk, 2010. – 2 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.